2022年2022年课程设计说明书正文 .pdf

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1、机械原理课程设计说明书-1-课程设计题目简介1 工作原理及工艺动作过程专用机床旋转工作台有四个工作位置、（如图2 所示），分别对应工件的装卸、钻孔、扩孔和铰孔。主轴箱上装有三把刀具，对应于工位的位置装钻头，的位置装扩孔钻，的位置装铰刀。刀具由专用电动机驱动绕其自身轴线转动。主轴箱每向左移动送进一次，在四个工位上分别完成相应的装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔工作。当主轴箱右移（退回）到刀具离开工件后，工作台回转 90o，然后主轴箱再次左移，这时，对其中每一个工件来说，它进入了下一个工位的加工，依次循环四次，一个工件就完成装、钻、扩、铰、卸等工序。由于主轴箱往复一次，在四个工位上同时进行工作，所以每次就

2、有一个工件完成上述全部工序。机床外形可参考图2，外形总体尺寸可用于检查所设计机构能否装入机体内部。图 2 专用机床外形及尺寸2 根据专用机床的工作过程和规律可得其运动循环图如下：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 16 页 -机械原理课程设计说明书-2-钻头头进匀速60快钻0240进钻头快退工作台转动307.4位销插入定定位销拔出工作台静止凸轮钻397.4该专用机床要求三个动作的协调运行，即刀架进给、卡盘旋转和卡盘的定位。其工作过程如下：要确保在刀具与工件接触时卡盘固定不动，刀具退出工件到下次接触工件前完成卡盘旋转动作。几个动作必须协调一致，并按照一定规律运动。3、设

3、计任务：1 进行回转台间歇机构，主轴箱道具移动机构的选型，并进行机械运动方案机构运动循环图机床工作运动模型名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 16 页 -机械原理课程设计说明书-3-评价和选择2 按选定的电动机和执行机构的运动参数进行机械传动方案的拟定3 对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计4 在 A3 号图纸上画出最终方案的机构运动简图5 用 SolidWorks 软件对机构进行运动仿真（鼓励同学完成此项内容）6 编写设计计算说明书（用A4 纸张，封面用南昌航空大学课程设计标准格式）4、设计要求：1 从刀具顶端离开工件表面65mm 位置，快速移动送进了 60mm 后

4、，在匀速送进 60mm（5mm 刀具切入量，45mm 工件孔深，10mm 刀具切出量），然后快速返回。回程和工作行程的速比系数K=2。2 刀具匀速进给速度为2mm/s，工件装卸时间不超过10s。3 生产率约每小时 60 件。4 执行机构及传动机构能装入机体内。5 传动系统电机为交流异步电动机，功率1.5Kw，转速 960r/min。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 16 页 -机械原理课程设计说明书-4-执行机构的选型及评价（一）机械传动系统设计一、减速机构设计：定轴轮系减速器二、圆柱凸轮进刀机构设计：1、可采用圆柱凸轮机构，其结构图如下：名师资料总结-精品资料欢迎

5、下载-名师精心整理-第 4 页，共 16 页 -机械原理课程设计说明书-5-运动规律：刀具运动规律：刀具快速进给 60mm，匀速进给 60mm（刀具切入量 5mm,工件孔深 45mm,刀具余量 10mm）,快速退刀。因为刀具匀速进给的速度为2mm/s，由此可得匀速进给的时间为30s。2、可采用盘型凸轮机构实现主轴箱的运动，其结构图如下：三、回转工作台机构设计：回转工作台的运动规律：四个工作位置，每个工作位置之间相差90，在工作过程中，旋转90，停止定位，进刀加工，快速退刀后，旋转90，进行下一个循环。在加工和退刀的前半段（即刀具与工件有接触）时，必须将工作台固定，由于卡盘的工作位置为四个，还要

6、满足间歇和固定两个工作，1、采用单销四槽槽轮机构。其结构图如下图所示：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 16 页 -机械原理课程设计说明书-6-100100槽轮机构中，当圆销没有进入槽轮的径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧被拨盘的外凸锁止弧卡住，故槽轮固定不动；当圆销进入径向槽时，锁止弧的自锁段被松开，槽轮在圆销作用下旋转，实现了间歇运动。因为卡盘每次旋转90，所以选择四槽均布槽轮，刚好实现旋转90的要求。2、采用棘轮机构，其结构图如下图所示：机构采用曲柄摇杆机构来作为主动件，有运动循坏图中可知：3604.3076036011k于是得：K2.2 所以极位夹角大于等于67

7、.5因此满足停留时间的于转动时间之间的比例关系，要求棘轮每次旋转90，因此摇杆的摆角也为90。单销四槽槽轮机构名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 16 页 -机械原理课程设计说明书-7-3、采用不完全齿轮机构，其结构如下图所示：不完全齿轮的设计也是为了满足间歇运动，不完全齿轮上有1/4 上有齿，因此在啮合过程中，有齿的1/4 带动完全齿轮旋转90，之后的 270由于没有齿啮合，完全齿轮不转动，该机构结构简单，在低速（1r/min）的转动中可与忽略齿轮啮合时的冲击影响。故也能实现运动规律。不完全齿轮机构棘轮机构名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共

8、 16 页 -机械原理课程设计说明书-8-（二）机械运动方案的设计及评价一、方案设计根据该机床包含两个执行机构，即主轴箱移动机构和回转台的回转机构。主轴箱移动机构的主动件是圆柱凸轮，从动件是刀架，行程中有匀速运动段（称工作段），并具有急回特性。要满足这些要求，需要将几个基本机构恰当地组合在一起来满足上述要求。实现上述要求的机构组合方案可以有许多种。1、刀架规律性运动的方案有：(1)、圆柱凸轮实现刀架规律性移动：(2)、盘型凸轮尺条实现刀架规律性移动2、回转工作台回转机构方案：(1)、单销四槽槽轮机构(2)、棘轮机构(3)、不完全齿轮机构二、方案比较(一)、刀架规律性运动机构1、圆柱凸轮实现刀架

9、规律性移动：该方案采用圆柱凸轮机构和连杆机构串联组成，采用凸轮机构，是因为该机构只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑，但其不足在于凸轮廓线与推杆之间为点，线接触，易磨损。2、盘型凸轮尺条实现刀架规律性移动：使用盘行凸轮机构首先需要加圆锥齿轮等机构将轴的传动方向转变，然后设计凸轮的廓线。此方案中凸轮的廓线设计中，其导程是旋转角度的函数，在计算名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 16 页 -机械原理课程设计说明书-9-中难求得精确导程，因此凸轮廓线设计较复杂。故不考虑此方案。(二)、回转工作台回转机构1、单销四槽槽轮机构该方

10、案采用槽轮机构，是因为该机构构造简单，外形尺寸小，其机械效率高，并能较平稳地，间歇地进行转位。本方案中的不足在于在槽轮机构的传动过程中往往存在着柔性冲击，故常用于速度不太高的场合。此机床中属于低速旋转，因此槽轮机构能够满足要求。2、棘轮机构该方案采用棘轮机构，是因为该机构的结构简单，制造方便，运动可靠，而且棘轮轴每次转过的角度可以在较大的范围内调节，与曲柄摇杆机构配合使用使其具有急回特性。本方案中的不足在于棘轮机构在工作时有较大的冲击和噪音，而且运动精度较差，常用于速度较低和载荷不大的场合。此机床中属于低速旋转，冲击可以忽略，对于精度要求不是太高，因此该机构能够满足要求。3、不完全齿轮机构：该

11、方案采用不完全齿轮啮合实现间歇运动，此机构结构简单，加工安装容易实现，由于其中含标准件，有很好的互换性，有精确的传动比，所以在工作过程中精度较高。此机构的不足是由于在进入啮合时有冲击，会产生噪声，齿轮在磨损过程中会对精度有一定影响。但是对于低速旋转机构，此机构能够满足使用要求。（三）最终设计方案和机构简介一、方案选择：经过方案分析与比较，该机构最终选择如下方案组合：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 16 页 -机械原理课程设计说明书-10-1、电机选择 Y132S-4 型异步电动机。该电动机额定功率P=1.5KW,满载转速 n=960r/min。扭矩和功率均能满足工

12、作要求。2、传动、减速机构采用蜗轮蜗杆减速机构。蜗轮蜗杆的最大优点就是能实现大传动比，结构紧凑，占用空间较小，传动平稳，振动、冲击和噪声均较小，并且反行程能自锁。使用该机构对于机床的支撑外型和外观造型设计有很大优势。3、进刀方案选择圆柱凸轮进刀。使用圆柱凸轮的主要原因是设计方便，通过廓线的设计可以完成比较复杂的进刀动作，圆柱凸轮的廓线较盘形凸轮简单，操作方便。4、卡盘转动选择不完全齿轮机构。该机构结构简单，较之其他机构加工安装容易实现，由于其中含标准件，有很好的互换性，有精确的传动比，所以在工作过程中精度较高。还有使用该机构最大的优点是传动比具有可分性，在中心距发生变化的情况下传动比也能保持不

13、变，保证了机床精度。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 16 页 -机械原理课程设计说明书-11-机械传动系统的设计计算一、减速机构设计：定轴轮系减速器图示 z1=10,z2=40,z3=10,z4=30,z5=10,z6=50,z7=10,z8=40，z9=10,z10=40，z11=40 齿轮的模数 m 都为 10 传动比计算：i111=109753111108642zzzzzzzzzzzz=960 二、圆柱凸轮进刀机构设计：1、运动规律：刀具运动规律：刀具快速进给60mm，匀速进给 60mm（刀具切入量 5mm,工件孔深 45mm,刀具余量 10mm）,快速退

14、刀。因为刀具匀速进给的速度为 2mm/s，由此可得匀速进给的时间为30s，设快速进给的时间为x，快速退刀的时间为y，又因为其回程和工作的速比系数K=2，所以可得下列方程：30+x=2y(1)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 16 页 -机械原理课程设计说明书-12-30+x+y=60(2)(1)(2)两个方程联立可以得出，x=10s,y=20s 又圆柱凸轮与此轮9 相连，即n9/n1=240,即当工作台转90则圆柱凸轮转 1 圈因此可以得出如下图所示的刀架运动规律图：快进匀速快退602402、凸轮廓线设计：进刀机构的运动有凸轮的廓线来实现，进刀的方向为安装凸轮的轴

15、的轴线方向，根据运动的特性，凸轮选择圆柱凸轮，按照运动规律设计其廓线如下：60240360601200圆柱凸轮转角位移(mm)307.465三、四槽槽轮的设计：槽轮机构的运动系数为k=n（1/2-1/z）=1/4(n 为园销个数，k 为槽轮的槽个数)刀架运动规律图进刀圆柱凸轮廓线名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 16 页 -机械原理课程设计说明书-13-拨盘的直径 d1=100mm 槽轮轴的直径 d2=100mm 机械运动方案简图的绘制方案 1 方案 2（方案 1 为最终方案）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 16 页 -机械原理课程

16、设计说明书-14-设计小结机械原理是机械类专业的核心课程，开设这门课程设计课可以为理解、应用和设计机构提供技术和方法支持，为后续课程的学习提供重要思想和方法基础。同时对于学生逻辑思维培养和程序设计思想体系的建立有着重要的影响。本次课程设计的题目是：设计四工位专用机床的刀具进给机构和工作台转位机构。由于考试周的原因，本次课程设计的时间比较紧凑，但这也丝毫没有使我觉得枯燥乏味。但这次课程设计之后我发现自己在一点一滴的努力中对设计各种机构的兴趣也逐渐增加。这次的课程设计历时一周，我比较及时的完成了任务。经过这一周的实践和体验下来，对我来说学到的不仅是那些知识，而更多的是团队和合作。现在想想，也许学校

17、安排的课程设计有着它更深层的意义吧，它让我们综合那些理论知识来运用到设计和创新。刚开始课程设计的时候，在设计方案和选择方案时，大家经常在一起讨论，因此也有些争执，但当大家一起静下来时，便有了意想不到的效果。随之而来的问题却远比我们想像的要困难的多了，没想到这项看起来不需要多少技术的工作却是非常需要耐心和精力。一周后的今天我已明白课程设计对我来说的意义，它不仅仅是让我们把所学的理论知识与实践相结合起来，提高自己的实际动手能力和独立思考能力，更重要的是同学们间的团结，虽然我这次花的时间比较多，但我相信我得到的也会更多！在做本次课程设计的过程中，我感受最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计

18、更加完善查阅这方面的资料是十分必要的同时也是名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 16 页 -机械原理课程设计说明书-15-必不可少的，我们的一切也要有据可依，有理可寻。其次是要经常和同学们讨论，交流经验和自学，若遇到实在搞不懂的问题就会及时向老师请教，使自己学到了不少的知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。通过本次课程设计我也发现了自身存在的一些不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但运用到实际中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。这也激发了今后努力学习的兴趣，我想这将对我的以后的学习产生积极的影响。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结

19、合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出最好的榜样。我觉得作为一名机械专业的学生，课程设计很有意义。更重要的是如何把自己平时所学的东西应用到实际中去。课程设计反映的是一个从理论到实际的应用的过程，但这更远一点可以联系到以后毕业之后从学校转到踏上社会的一个过程。同学间的配合、相处，以及自己的动脑和努力，都是以后工作中需要的.名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 16 页 -机械原理课程设计说明书-16-参考资料1、邹慧君主编.机械原理设计手册.北京：高等教育出版社2、孙桓、陈作模、葛文杰主编.机械原理.北京：高等教育出版社3 申永胜主编.机械原理教程.北京：清华大学出版社名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 16 页 -